1. Surveiller les disques d'accrétion :
Les trous noirs sont souvent entourés de disques d’accrétion, d’anneaux de gaz et de matière qui tourbillonnent autour d’eux. Dans le cas des trous noirs à rotation ultra-rapide, les disques d’accrétion devraient présenter certaines caractéristiques.
- Épaisseur du disque : Une rotation rapide rend le disque d’accrétion géométriquement mince. Cette minceur est le signe révélateur d’une vitesse d’essorage élevée.
- Rayon intérieur du disque : Le bord intérieur du disque d’accrétion, connu sous le nom d’orbite circulaire stable la plus interne (ISCO), est plus petit pour les trous noirs à rotation plus rapide. Les observations qui révèlent une petite ISCO peuvent indiquer une vitesse de rotation élevée.
2. Inspecter l'émission de rayons X :
Les rayons X sont émis par les gaz chauds situés à l'intérieur du disque d'accrétion. Les propriétés de l’émission de rayons X peuvent fournir des indices sur la rotation du trou noir :
- Analyse spectrale : L'analyse spectrale de l'émission de rayons X peut révéler des caractéristiques spécifiques, telles que le « spectre de réflexion relativiste », associé aux trous noirs en rotation rapide.
- Courbes de lumière : La surveillance des courbes de lumière des rayons X, ou des variations de la luminosité des rayons X, peut aider à identifier les creux ou les modulations provoqués par la forte gravité et la rotation rapide du trou noir.
3. Observez les jets relativistes :
Les trous noirs à rotation ultra-rapide lancent souvent de puissants jets de matière et d’énergie le long de leurs axes de rotation. Ces jets sont appelés jets relativistes car ils se déplacent à une vitesse proche de la lumière. La détection et l'étude de ces jets peuvent indiquer une vitesse de rotation élevée.
4. Utiliser les signaux d'ondes gravitationnelles :
L'astronomie des ondes gravitationnelles constitue un autre moyen d'identifier les trous noirs à rotation rapide. Les signaux détectés par les détecteurs d’ondes gravitationnelles comme LIGO peuvent transporter des informations sur la rotation des trous noirs en fusion.
- Analyse de forme d'onde : L'analyse des signaux d'ondes gravitationnelles peut révéler des caractéristiques indiquant des spins élevés, telles que la précession et les harmoniques d'ordre supérieur.
5. Étudier la connexion Disk-Jet :
On pense que la connexion entre le disque d’accrétion et les jets relativistes est régie par la rotation du trou noir. En étudiant les propriétés et la dynamique de cette connexion disque-jet, les astronomes peuvent en déduire la vitesse de rotation.
6. Observations multi-longueurs d'onde :
La combinaison d'observations sur différentes longueurs d'onde, notamment radio, optique, infrarouge et rayons X, peut fournir une vue plus complète de l'environnement du trou noir et aider à déterminer sa vitesse de rotation.
7. Modèles informatiques avancés :
Les modèles théoriques et les simulations numériques des disques d’accrétion de trous noirs et des jets relativistes peuvent aider à interpréter les observations et fournir des informations sur la vitesse de rotation.
En employant ces techniques, les astronomes peuvent se plonger dans les mystères des trous noirs qui tournent le plus rapidement de l'univers, acquérant ainsi une compréhension plus approfondie de ces objets cosmiques énigmatiques et de leur rôle dans la formation de l'univers.
